李德仁：從數(shù)字城市到智慧城市

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士 李德仁

什么是數(shù)字城市

人類文明社會(huì)經(jīng)過5千年的發(fā)展，從物質(zhì)流動(dòng)簡(jiǎn)單的資源經(jīng)濟(jì)發(fā)展到資本流納入物質(zhì)流的資本經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)在我們發(fā)展到信息流納入資本流和物質(zhì)流的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這就使我們必須要搞信息化。

數(shù)字城市是把城市的地理信息和其他城市有關(guān)的信息結(jié)合并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，讓城市和城市外空間連在一起的虛擬空間。我們先后要求有城市的空間，城市的信息基礎(chǔ)設(shè)施，這就是網(wǎng)絡(luò)，要有空間基礎(chǔ)設(shè)施，要有各專業(yè)的應(yīng)用信息系統(tǒng)，通過用戶界面，送到到政府部門，商業(yè)部門、個(gè)人擁護(hù)和產(chǎn)業(yè)部門，要有一個(gè)城市的創(chuàng)新體系，每個(gè)城市不一樣，都涉及這些基本空間數(shù)據(jù)。

數(shù)字城市的技術(shù)支撐

我認(rèn)為至少有六個(gè)技術(shù)支撐。

第一個(gè)要有信息高速公路。在美國(guó)，克林頓1992年當(dāng)選總統(tǒng)，1993年在全國(guó)啟動(dòng)。在中國(guó)是朱熔基總理1995年啟動(dòng)的。

第二個(gè)是航空航天遙感技術(shù)。中國(guó)未來到2020年要用分辨率為0.3米的衛(wèi)星來獲取數(shù)據(jù)。

第三個(gè)技術(shù)是WebGIS技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)到Web2.0，還有虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，讓城市栩栩如生。城市的差分GPS讓每個(gè)人有足夠的精度，把每個(gè)人每個(gè)汽車裝到系統(tǒng)里，這是物聯(lián)網(wǎng)的概念。另外分布式數(shù)據(jù)庫管理，與網(wǎng)格計(jì)算，云計(jì)算為后來的計(jì)算和管理以及安全提供支撐。二維的電子地圖現(xiàn)在走入三維，如1994年深圳市做出來了三維的深圳地圖。

主要應(yīng)用

數(shù)字城市的主要應(yīng)用，最早用于規(guī)劃，做城市設(shè)計(jì)。由于它可以給用戶提供各種各樣的信息，有身臨其境的感覺，所以三維的城市主要用于軍事，巡航導(dǎo)彈，公安，環(huán)境污染分析，無線電公司的定位，信號(hào)的傳播，噪音的傳播和社會(huì)生態(tài)的研究。數(shù)字城市現(xiàn)在用的比較多的是電子政務(wù)與電子商務(wù)，電子民務(wù)。一個(gè)市長(zhǎng)要能管好一個(gè)城市，需要五大類的信息，城市規(guī)劃環(huán)境形象建設(shè)信息，城市管網(wǎng)綜合管理的信息，需要城市安全管理應(yīng)急信息，城市基礎(chǔ)資源信息，還要有城市社會(huì)綜合信息系統(tǒng)，加在一起20多個(gè)系統(tǒng)，這么多系統(tǒng)一定要在網(wǎng)上流通起來。

我們的應(yīng)用，面向新一代的應(yīng)用，我們做出規(guī)劃，把GIS和AutoCAD一體化，把支持城市應(yīng)急規(guī)劃平臺(tái)弄出來，可以提供物流配合，房地產(chǎn)交易等平臺(tái)。南京做的是一個(gè)業(yè)務(wù)的運(yùn)行平臺(tái)，管理平臺(tái)，服務(wù)的平臺(tái)，也是預(yù)防監(jiān)督的平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)運(yùn)行，每個(gè)人上去可以監(jiān)督。

底層就是數(shù)據(jù)，然后把很多的軟件關(guān)聯(lián)在一起，中層是各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，上端是用戶，有C/S可以改，B/S只能瀏覽。把城市這么多部門，從公安、發(fā)改委規(guī)劃到衛(wèi)生局，所有的信息，包括規(guī)劃、國(guó)土、房產(chǎn)、市政、環(huán)保、民政、統(tǒng)計(jì)、安全和城市地下的地質(zhì)信息放在一起，這樣市長(zhǎng)和有關(guān)部門的職能部門可以共享做好他們的工作。

我們?cè)趪?guó)家863和建設(shè)部支持之下做了地上地下三維立體化?？梢缘厣系叵露既S。瀏覽的時(shí)候，可以看到地方到哪兒，地下的信息全部出來。這樣的平臺(tái)我們認(rèn)為是城市領(lǐng)導(dǎo)和辦公人員需要的，真正反映城市面貌的。

這樣的系統(tǒng)支持什么？講一個(gè)例子，在北京市支持奧運(yùn)會(huì)申辦過程當(dāng)中，查處違章建筑，把2002年拿到衛(wèi)星照片作為參照，以后逐年逐月查有沒有違章，在申奧之前沒有的房子，在規(guī)劃中不能蓋的房子你蓋了就是違章，這個(gè)工作在北京節(jié)省了16億元開支。

重點(diǎn)的應(yīng)用

網(wǎng)格化管理是重點(diǎn)應(yīng)用的實(shí)例，這個(gè)例子是武漢市，要武漢市做一個(gè)大的城管，把管理與服務(wù)連在一起，武漢市是一個(gè)老城市，這么多問題需要解決，一般的市民和協(xié)弱勢(shì)群體的市民，他們會(huì)遇到生活中的問題，我們要關(guān)心他們，如噪音污染，占道經(jīng)營(yíng)等問題，也需要管理好。我們做了一個(gè)系統(tǒng)，讓它對(duì)監(jiān)管進(jìn)行支持。系統(tǒng)把武漢市分成七個(gè)區(qū)，分成8千多個(gè)100×100米的網(wǎng)格。這個(gè)網(wǎng)格規(guī)劃，按照建設(shè)部、民政部的要求，調(diào)查分類，總共有2百多萬要管的人、物、事的部件。從下崗工人中聘請(qǐng)了619個(gè)監(jiān)管員來運(yùn)行。2008年運(yùn)行一年，每個(gè)區(qū)都有幾萬的投訴的案件，有老百姓的投訴和監(jiān)管員現(xiàn)場(chǎng)的勘察，結(jié)案率達(dá)到96%。按照區(qū)劃分網(wǎng)格的原理，保證這個(gè)編碼在將來全省、全國(guó)編碼都可以用，跟身份證一樣，不是簡(jiǎn)單的一個(gè)區(qū)搞一個(gè)區(qū)的。這就是政府為百姓服務(wù)數(shù)字化的實(shí)例。

基于可量實(shí)景影像的空間信息服務(wù)

傳統(tǒng)的地圖不能使我們身臨其境、栩栩如生，所以我們推進(jìn)可量測(cè)的實(shí)景圖象，用傳統(tǒng)的攝影測(cè)量提供投影的城市，加在一起就是完整的三維，影象分辨率達(dá)3厘米，每個(gè)馬路上面的字體都可以看出來。城市每隔三五年搞一個(gè)記錄，可以反映這個(gè)城市的歷史變遷，可以挖掘人文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、建筑、景觀的變化，這是一個(gè)非常重要的資源，我們稱為可量測(cè)實(shí)景圖象，因?yàn)榭蓽y(cè)量，想量高度、寬度、長(zhǎng)度都可以。這樣一來，當(dāng)我在這找一個(gè)商場(chǎng)的時(shí)候就可以找出來，位置在哪兒，是什么樣子。這樣老百姓可以方便在網(wǎng)上找到。這就是把街景和地圖結(jié)合起來，讓老百姓可以更明確的了解這個(gè)城市，解決老百姓衣食住行需要訪問的點(diǎn)，買東西，找飯館，處理生活問題都可以通過這樣的信息，這個(gè)網(wǎng)站叫“我秀中國(guó)”。

如果用移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，汽車上裝上GPS、若干個(gè)照相機(jī)，激光雷達(dá)就可以采集影像，就可以得到位置和姿態(tài)，就可以用軟件做出三維的城市信息。比如取任何兩張相片，就可以在上面進(jìn)行測(cè)量，比如量這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)可以量出來，量這個(gè)距離，馬路的寬度，高度都可以量出來，不經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)，在網(wǎng)上就可以做分析。我們又推進(jìn)了數(shù)字泰州，做了泰州的數(shù)字城市，用了國(guó)產(chǎn)相機(jī)，用共享平臺(tái)，用我們移動(dòng)測(cè)量，這樣獲得了泰州市所有的基礎(chǔ)空間信息，300平方公里，做了1：1000的正射影像。做了非精細(xì)三維模型，重點(diǎn)的區(qū)域做了精細(xì)的三維模型，重點(diǎn)地區(qū)500個(gè)全景影像，360度影像采集，統(tǒng)一支持國(guó)土、城管、公安的系統(tǒng)，這就是我們多尺度的數(shù)據(jù)庫，我們可以對(duì)它集成管理。

整個(gè)系統(tǒng)底層除了測(cè)繪局拿的數(shù)據(jù)，還有全景影像，三維模型數(shù)據(jù)，我們數(shù)據(jù)中心可以分發(fā)到有關(guān)單位，從原數(shù)據(jù)目錄查找，在各個(gè)部門之間可以得到，通過注冊(cè)中心，可以在政務(wù)網(wǎng)上，國(guó)土、城管、公眾示范都可以用，在開放的公共網(wǎng)上，把這個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過保密處理就可以向公眾發(fā)布，比如旅游、文物、交通，這樣的系統(tǒng)已經(jīng)完成。

我們?cè)诎拈T、克拉瑪依做的系統(tǒng)也是一個(gè)可以查詢的系統(tǒng)，有地圖有街景，有數(shù)據(jù)庫，比如查馬路的這個(gè)目標(biāo)，是一個(gè)通信用的井蓋，參數(shù)可以查出來，在街景上，每個(gè)工作人員很容易點(diǎn)出來，這樣可以查居民樓，可以查所有你想知道的信息。

中國(guó)有9.8億的手機(jī)，可以用手機(jī)為老百姓服務(wù)，比如要到武漢去，你現(xiàn)在在什么地方可以把地方敲進(jìn)去，也可以用GPS按進(jìn)去，比如武昌火車站，就告訴你周邊的情況，周邊的信息馬上跳出來，吃、喝、住都可以查找。

從數(shù)字城市到智慧城市

數(shù)字城市有很多的前景，但是數(shù)字城市要向智慧城市發(fā)展。什么叫智慧城市？很多市長(zhǎng)問我，我給一個(gè)公式給大家，數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算=智慧城市。信息上網(wǎng)是數(shù)字城市，可以看到所有的東西，這個(gè)空間加上物聯(lián)網(wǎng)和支持物聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算，就是通過很多傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能傳感，智能安全，智能控制，就實(shí)現(xiàn)虛擬和實(shí)在的空間。這就是我的結(jié)論。溫總理2009年到無錫考察講了兩次物聯(lián)網(wǎng)，說傳感網(wǎng)是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了物與物的互聯(lián)而被稱物聯(lián)網(wǎng)。所以智慧城市或者智慧地球，一定要包含物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全面感知，利用RFID，傳感器、條形碼上網(wǎng)，把每個(gè)物體都上網(wǎng)，每個(gè)機(jī)器都上網(wǎng)，就要生產(chǎn)能上網(wǎng)的冰箱和空調(diào)，這是一個(gè)新的工藝化和信息化的集成，會(huì)推動(dòng)全世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)大眾參與的計(jì)算模式，其計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、交互能力是動(dòng)態(tài)，可伸縮，被虛擬化的，而且把計(jì)算變成社會(huì)化、集約化、專業(yè)化的服務(wù)給大家。

未來的智慧城市應(yīng)該是服務(wù)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善城市的安全，提高政府的效率，縮小城鄉(xiāng)的差距，服務(wù)、方便老百姓，讓老百姓生活的更幸福。

結(jié)束語

建設(shè)數(shù)字城市是城市信息化的系統(tǒng)工程，既要抓好信息基礎(chǔ)設(shè)施和空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，也要抓好各類應(yīng)用，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善人民生活質(zhì)量服務(wù)。數(shù)字城市很多應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)在推廣了，比如規(guī)劃智能交通、網(wǎng)絡(luò)化管理服務(wù)、基于位置的服務(wù)，城市安全應(yīng)急等等。信息時(shí)代是推進(jìn)信息的手段，數(shù)字城市加物聯(lián)網(wǎng)走向智慧城市，數(shù)字城市支持任何人，人與機(jī)器，機(jī)器與機(jī)器的參與溝通，提供更加智慧的，面向IP的靈性服務(wù)。怎么建？根據(jù)多個(gè)城市的經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，一把手工程，涉及多個(gè)部門，多個(gè)單位，信息要共享，要有一把手親自掛帥，自主創(chuàng)新，才能推進(jìn)。